混凝土梁三点弯曲细观数值试验

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对混凝土材料的合理使用是保证工程稳定安全的一个重要方面。工程实际当中,混凝土材料往往受到多种荷载的共同作用,表现出复杂的力学特性,其受力损伤演化过程一直是力学、材料学等学科的研究热点之一。本文以混凝土梁三点弯曲试验为基础,将混凝土材料细观结构作为研究对象,运用损伤力学方法,分析了细观结构变化、损伤发展与宏观裂纹演化、极限弯拉强度之间的关系。通过软件的二次开发,改进了数字混凝土模型,进行了多工况数值试验,揭示了混凝土材料细观非均质性、内部缺陷等因素对其宏观力学性能的影响,主要研究成果如下:  (1)基于有限元理论,改进了混凝土梁投影网格模型的建立方法,对模型界面单元的厚度进行了优化,建立了界面厚度小、数据量少,便于建模和计算的改良型数字混凝土模型。  (2)对改良型数字混凝土模型进行了多工况数值试验,主要包括:加载速率、加载历史的变化、荷载的共同作用以及细观结构的改变。得到了在不同工况下细观损伤和破坏的特点,位移、应力和应变的分布规律,以及与宏观裂纹演化、极限弯拉强度之间的关系,并通过数值方法量化了分析结果。  (3)提出了混凝土材料内部缺陷的建立思路,通过自编程序生成了材料内部缺陷,建立了缺陷混凝土梁模型,并进行了多工况数值试验。分析了不同加载速率和不同加载历史条件下,内部缺陷对试件细观和宏观力学性能的影响,并与声发射试验和改良型混凝土模型的分析结果相比较,发现缺陷混凝土模型的数值试验结果更加接近实际。  (4)分析了混凝土 CT试验中遇到的问题,对比了静力和动力压缩试验中试件细观损伤对宏观力学性能的影响特点,并通过平均CT值将分析结果进行了量化。
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